淺談沖擊地壓的危害和防治

摘 要::本文對礦井沖擊地壓形成、危害及防治各種方法進行了闡述，對煤礦沖擊地壓預防和治理提出了合理化建議。

關鍵詞:沖擊地壓 危害 綜合防治

中圖分類號:TD324 文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)03(a)-0243-01

1 沖擊地壓現象及形成原因

沖擊地壓是在指開采過程中，積聚在煤巖體中的彈性變形能量，在一定的條件下瞬間釋放出來，產生一種以突然、急劇、猛烈破壞為特征的動力現象。常伴有很大的響聲、煤巖體震動和沖擊波，在一定范圍內可以感到地震;有時向采掘空間拋出大量的煤塊或巖塊，形成很多煤塵，釋放出大量的瓦斯。

沖擊地壓的形成是由于煤巖體在高應力作用下內部積聚有大量的彈性能，同時部分巖體接近極限平衡狀態。當采掘工作面接近這些地方時，巖體力學平衡狀態被破壞，積聚的彈性能突然釋放。因此，沖擊地壓的形成和煤巖層中的應力變化和積聚的彈性潛能密切相關。

2 沖擊地壓的危害

2.1 沖擊地壓對人員安全的危害

由于沖擊地壓在瞬間發生，站在底板上的人有可能被彈起甩出，造成傷害;或被顛覆的設備擠傷;巷道或工作面拋出的煤塊也可能擊打人員造成傷害;或被拋出的煤巖體掩埋。2011年11月3日河南義馬煤業集團千秋礦發生沖擊地壓事故，致使75人被困，雖經全力救援仍造成10人死亡。

2.2 沖擊地壓對設備的破壞

沖擊地壓發生的煤層片幫或拋出的煤塊會擠倒或打倒支柱，頂底板的劇烈震動會造成瞬間猛烈加載壓壞支架、支柱，使其泄液或鼓缸而失去支撐作用，發生傾倒或損壞。輸送機、軌道等設備可能被震動、推移及變形。

2.3 沖擊地壓對地表建筑的影響

高強度的沖擊地壓還可能對地表建筑物造成破壞，輕則導致建筑物產生裂隙，重則引起建筑物開裂、倒塌，甚至可能會造成像地震一樣的災難性后果。

3 防沖擊地壓綜合防治方法

由于沖擊地壓發生機理比較復雜，發生前往往沒有明顯宏觀預兆而極難預防。同時沖擊地壓種類繁多，任何單獨的防治措施都不能完全消除沖擊地壓危險。因此必須采取綜合防治的辦法減少沖擊地壓的危害。

3.1 采用正確的開采方法

(1)開采保護層。當所有煤層有沖擊地壓危險時，應開采沖擊地壓小的煤層。當沖擊地壓危險的煤層的頂、底板都賦存保護層時，建議開采頂板保護層。開采保護層，其圍巖產生裂隙，引起圍巖向采掘空間移動，使采空區上下方的巖層卸載，形成“卸壓帶”，以及附近巖層產生破裂。煤巖體中產生大量裂隙，改變了煤巖結構和屬性，釋放了潛在的彈性能，消除和減緩了沖擊地壓的危險。

(2)避免形成孤立煤柱。劃分井田和盤區時，應保證有計劃的合理開采，避免形成應力集中的孤立煤柱，不許在采空區內留煤柱，巷道上方不留煤柱，有條件的盤區上山、盤區邊界及區段巷道采用無煤柱開采技術，避免應力集中。

(3)選擇合理的開采方法。開采有沖擊地壓的煤層時，應盡量采用長壁采煤法，采用全部垮落法管理頂板。煤柱支撐法、房柱式及其它留煤柱的開采方法，沖擊地壓發生頻繁。采煤工作面宜采用機械化采煤工藝，掘進工作面應采用綜掘生產工藝。

(4)選擇合理的巷道布置方式。開采有沖擊地壓危險的煤層時，應盡量將主要巷道和硐室布置在底板巖石中。優化巷道布置:(1)巷道盡量避免布置在支撐壓力峰值位置或構造應力影響帶內。(2)采取集中巷道應布置在無強礦壓危險的煤層或巖層中。(3)盡量增加采面走向長度和傾斜寬度，減少分區煤柱和階段煤柱。凡能連續開采的就不要分區，已避免煤柱形成高集中應力區。(4)永久硐室不得布置在具有強礦壓危險煤層中。

(5)合理安排開采程序。防止采煤工作面三面被采空區包圍，形成“半島”。采煤工作面應采用后退式開采，避免相向采煤。回采線應盡量呈直線，且有規律地按正確的推進速度開采，一般推進速度不易過大。保持工作面均衡穩定推進和均勻放煤，避免支承壓力急劇變化對沖擊地壓的擾動。

3.2 局部卸壓措施

(1)煤層預注水。其目的是降低煤體的彈性和強度，采用向煤層注水的方法，使相鄰巷道、采煤工作面的煤巖層邊緣區減少內部粘結力，降低其彈性，減少其潛能。從根本上消除煤體爆發式破壞的能力。注水通常是以小流量和盡可能低的壓力向煤體長時間的注水。注水可以在預先掘好的巷道內進行，注水的超前距離應當超過開采10天的進度。

(2)頂板預注水。頂板注水的作用主要有兩點:一是降低頂板的強度，使原來不易垮落的堅硬頂板在采空區冒落，并轉化成隨采隨冒的頂板;二是頂板注水后，本身的彈性減弱，因而減少了頂板的彈性潛能。頂板注水后，煤體支撐壓力的峰值位置向煤體前方轉移。頂板預注水是在上下兩巷向工作面和兩巷的煤層頂板內打長鉆孔，鉆孔的高度一般為6-8倍采高，最低不小于冒落帶高度。注水軟化采用高壓穩流的方式，注水壓力應高于20MP。

(3)煤體卸壓注水。就是在工作面前方用高壓水注入煤體。一般開始注水壓力為12MP，以后保持在4-6MP。注水時間必須保證連續注水5-7天。高壓注水的作用效果是壓裂煤體，使煤體結構破壞，從而達到降低承載能力、降低壓力的目的。

(4)鉆孔卸壓法。鉆孔卸壓法是利用鉆孔降低積聚在煤層中的彈性能，是釋放彈性能的一種方法。一般采用直徑100-300mm的鉆孔。由于鉆孔后，鉆孔周圍的煤體受力狀態發生了變化，約束條件減弱，使煤體卸載，支撐壓力的分布發生了變化，峰值向煤體深部轉移。當支承壓力不超過煤層孔壁穩定范圍時，孔壁不破壞，鉆孔不變形，排出的煤粉量為正常值，煤層沒有卸壓。當支承壓力超過煤層孔壁穩定范圍時，孔壁被破壞，支承壓力愈高，鉆孔的破壞范圍愈大，因此，煤層積聚的應力愈高，利用直徑鉆孔卸壓愈有效。

(5)打卸壓槽。在有沖擊地壓危險的巷道，在巷道兩側挖卸壓槽，釋放巷道圍巖的彈性能，使巷道變形降低到最低程度。同煤青礦7#層303盤區部分地段，由于上覆煤柱和向斜軸部應力疊加，產生沖擊地壓。采用打卸壓槽、可伸縮性鋼棚支護取得了很好效果。

(6)震動爆破法。震動爆破法是在安全條件下，用爆破方法釋放煤層積聚的能量，使煤層裂隙松動，是預防沖擊地壓的一種方法。就是在高應力區附近打鉆，在鉆孔中裝藥進行爆破，其主要目的是改變支撐壓力帶的形狀和減少峰值，炮眼布置盡量接近于支承壓力帶峰值位置。

(7)誘發爆破。就是在具有沖擊地壓危險的區域進行大藥量的爆破，人為地在工作人員撤出后誘發沖擊地壓。當煤層中應力已達到或超過峰值強度后，在生產過程中或在采取治理措施時，隨時有可能誘發沖擊地壓，把沖擊地壓發生時間的不確定性固定在放炮的時間。誘發爆破只作輔助手段，只有在存在嚴重沖擊地壓危險，其他方法無效或無法實施的情況使用。

(8)強制放頂。利用人工強制放頂卸壓，避免大面積頂板垮落產生沖擊地壓，通過強制放頂，釋放頂板積聚的大量彈性能。

4 結語

沖擊地壓是礦井的一大自然災害，不僅直接危及礦井的安全生產甚至會引發二次災害事故。所以采取有效的方法防治顯得尤為重要。

①作者簡介:宋權，(1971-)，男，山西大同人，本科學歷，工程師，研究方向為煤礦開采技術及礦山壓力，就職于山西省大同煤礦集團地煤公司生產技術部。